›
›

Giáo trình Công nghệ xử lý nước và nước thải - Nguyễn Quang Hồng

pdf 61 trang huongle 4110
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Công nghệ xử lý nước và nước thải - Nguyễn Quang Hồng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_cong_nghe_xu_ly_nuoc_va_nuoc_thai_nguyen_quang_ho.pdf

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ xử lý nước và nước thải - Nguyễn Quang Hồng

  1. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC và nƯỚC THẢI
  2. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC và nƯỚC THẢI I. Khái niệm 1. Nước cấp -Dùng cho sinh hoạt, sản xuất -Nguồn nước cấp: nước mặt, nước ngầm Muốn xử dụng nước theo nhu cầu phải xử lí 2. Nước thải -Là nước phát sinh sau khi đã sử dụng nước cấp -Nước thải sinh hoạt: chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ, SS, coliform -Nước thải sản xuất: thành phần phụ thuộc đặc thù sản xuất. -Cách phân loại khác: Nước thải đô thị, nước thải bệnh viện, nông nghiệp -Muốn xả lại vào nguồn tiếp nhận phải xử lý.
  3. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước 1. pH pH= -log[H+] -pH thay đổi dẫn đến thay đổi thành phần trong nước. VD: pH 4 Pb2+, Zn2+, Al3+, Cd2+ -pH có thể làm tăng hoặc giảm vận tốc phản ứng hóa học trong nước. 2. Độ axit và độ kiềm -Là sự xuất hiện của các axit vô cơ (có nhiều trong nước ngầm khi chảy qua lớp khoáng chứa bản chất lưu huỳnh) và CO2 -Độ kiềm: Hydroxit (tính kiềm mạnh), bicacbonat (tính kiềm yếu), cacbonat. Độ kiềm ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật và độ cứng của nước. -Độ axit: Do axit vô cơ H2SO4, HNO3, HCl Do CO2
  4. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 3. Mầu sắc -Màu thực: Màu do chất hữu cơ, nhiều chiết của thực vật gây nên (tảo, chất hữu cơ gây ô nhiễm có màu). Màu này khó tách. -Màu biểu kiến: Do các chất vô cơ gây nên. Màu này dễ xử lý. 4. Độ đục -Do hạt rắn lơ lửng, chất hữu cơ phân rã -Đơn vị tính: 1mg SiO2/1l nước sạch.
  5. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 5. Hàm lượng chất rắn trong nước -Là phần chất rắn bao gồm: chất vô cơ, chất hữu cơ, chất hữu cơ tổng hợp -Tổng chất rắn (TS): là trọng lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít nước trong nồi hấp thủy, sấy khô ở 103oC cho đến trọng lượng không đổi. -Chất rắn huyền phù (SS): là chất rắn ở dạng lơ lửng trong nước, tính bằng trọng lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít mẫu nước, sấy khô ở 103oC cho đến trọng lượng không đổi. Đơn vị: mg/l -Chất rắn hòa tan (DS): DS=TS-SS (mg/l) -Chất rắn bay hơi (VS): Trọng lượng mất đi khi nung chất rắn huyền phù ở 550oC -Chất rắn có thể lắng: là lượng thể tích tính bằng ml của phần chất rắn có trong 1 lít nước mẫu đã lắng xuống sau một khoảng thời gian xác định (thông thường là 1h)
  6. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 6. Độ cứng của nước -Độ cứng vĩnh cửu (phi cacbonat): Ca2+, Mg2+ do các muối sunfat và clorua gây nên. Sau khi đun thì không mất độ cứng này. -Độ cứng cacbonat: của muối MgCO3, CaCO3 sau khi đun tạo cặn lắng có thể tách→độ cứng tạm thời. 7. Hàm lượng Mn, Fe trong nước -Do sự hòa tan Fe, Mn có trong nước ngầm. -Tạo mầu, mùi tanh, tắc đường ống: Mn2+→Mn4+ Mn+O2→MnO2↓đen 2+ 3+ Fe +O2→Fe ↓nâu đỏ
  7. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 8. Hàm lượng oxi hòa tan (DO) -Là lượng oxy trong không khí có thể hòa tan trong nước, tham gia quá trình trao đổi chất, tái sản xuất các vi sinh vật, động vật trong nước. -DO thấp: nước có nhiều chất hữu ô nhiễm đã tiêu thụ nhiều O2. -DO cao: nhiều rong tảo, tham gia quá trình quang hợp giải phóng O2.
  8. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 9. BOD: nhu cầu oxy sinh hóa -BOD tăng→lượng oxy cần dùng cho oxy hóa chất hữu cơ tăng→chất hữu cơ tăng. -Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ (VSV) trong nước. Đơn vị: mgO2/l 10. COD: nhu cầu oxy hóa học -Đặc trưng cho ô nhiễm hữu cơ. BOD<COD Vd: nước thải sinh hoạt BOD/COD=0,7 Nước thải nhuộm BOD/COD=0,3-0,5
  9. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 11. Hàm lượng phốtpho trong nước 2- - 3- -Đây là một loại dinh dưỡng cho sinh vật: HPO4 , H2PO4 , PO4 , phôtpho hữu cơ, Poly P. 12. Hàm lượng nito + - - -Đây là một loại dinh dưỡng cho sinh vật: NH4 , NO3 , NO2 , N hữu cơ, N tổng. 13. Hàm lượng kim loại nặng -d>5mg/cm3. Là vi lượng trong nước có khả năng tích tụ trong cơ thể sống. Vd: Pb, Fe, Hg, Cd, Zn, Mo, Sn, Cr
  10. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) 14. Hàm lượng phenol -Thường trong nước thải chứa cyanua. -Gây ảnh hưởng đến sức khỏe, có khả năng gây ung thư 15. Hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật DDT666, Clodan, Aldrin, Dialdren 16. Hàm lượng vi sinh vật trong nước Vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo, coliform 17. Hàm lượng dầu, mỡ khoáng 18. Nhiệt độ 19. Chất phóng xạ 20. Hàm lượng Sunfat
  11. 2. Các tiếp cận việc xử lý nước thải bền vững và hiệu quả Nắm được các Quy định về môi trường hợp pháp hoá nhu cầu xác định các mục tiêu xử lý nước thải của các cộng đồng và các cơ sở công nghiệp Phân loại và xác định đặc tính của nước thải là bước mấu chốt trong lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải phù hợp Làm chủ các công nghệ xử lý nước thải là chìa khoá để thiết kế các trạm xử lý nước thải bền vững .
  12. 2.1 Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất hiện có (BAT) Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Các chất hữu cơ bền (COD- -Oxy hoá hoá học BOD) -Hấp phụ bằng cacbon Các hợp chất hữu cơ bay hơi -Sục khí, oxy hoá hoá học -Hấp phụ, xử lý sinh học Tổng chất rắn lơ lửng Có hoặc không có keo tụ/đông tụ: -Lắng -Tuyển nổi -Lọc
  13. 2.1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất hiện có (BAT) Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Nitơ -Tách amonia -Nitrat hoá và khử nitrat -Khử bằng clo Phốt pho -Kết tủa -Hấp thụ sinh học -Trao đổi ion Kim loại nặng -Kết tủa hoá học -Trao đổi ion -Lọc màng Chất rắn vô cơ hoà tan -Trao đổi ion -Thẩm thấu ngược -Thấm tách bằng điện Dầu mỡ -Keo tụ / đông tụ / tuyển nổi -Siêu lọc
  14. 2.1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất hiện có (BAT) • Một số công nghệ tương đương nhau có thể được lựa chọn sơ bộ tại bước này • Các công nghệ được lựa chọn sơ bộ trên cơ sở cân nhắc những chất ô nhiễm chính Các quá trình ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Nguồn: Tiền xử lý chất thải công nghiệp, Sổ tay Thực hành FD-3, WEF, trang 34, bảng 3.1 Chất ô nhiễm Các quá trình Chất hữu cơ phân huỷ sinh Xử lý sinh học hiếu khí: học (BOD) -Bùn hoạt tính, mương oxy hoá -Hồ hiếu khí -Lọc nhỏ giọt -Đĩa sinh học quay (RBC) -Hồ ổn định -Thiết bị phản ứng kiểu đệm Xử lý sinh học yếm khí -Hồ yếm khí -Lọc yếm khí -Tiếp xúc yếm khí
  15. Ngành CN Mức tiêu thụ nước, Mức tiêu thụ nước, m3/tấn sản phẩm galon/tấn sản phẩm Min Max Min Max Đồ hộp Đậu xanh 50,0 70,9 12 000 17 000 Đào, lê 15,0 20,0 3 600 4 800 Các loại rau quả khác 4,0 35,0 960 8 400 Thực phẩm và đồ uống Bia 10,0 16,0 2 400 3 840 Bánh mỳ 2,0 4,0 480 960 Thịt đóng gói 15,0 20,0 3 600 4 800 Sản phẩm từ sữa 10,0 20,0 2 400 4 800 Whisky 60,0 80,1 14 400 19 200 Hoá chất Amoniắc 100,1 300,2 24 000 72 000 CO2 60,0 90,1 14 400 21 600 Lactose 600,5 800,6 144 000 192 000 Sunphua 8,0 10,0 1 920 2 400 Giấy và bột giấy Bột giấy 250,2 792,3 60 000 190 000 Giấy 120,9 158,5 29 000 38 000 Dệt
  16. 2.1. Quá trình lựa chọn công nghệ tốt nhất hiện có (BAT) • A. Các đặc trưng chung của • B. Kiểm tra kỹ các thông số ô dòng thải công nghiệp : nhiễm : – Kim loại nặng – Sắp xếp các chất ô nhiễm chính vào – Các đặc tính chung (hữu cơ và vô các nhóm thông số (các chất rắn lắng cơ) được, TSS, TDS, SS bay hơi, v.v ) – Mức tiêu thụ và thải nước của quá – Thí nghiệm pilot nhằm xác định khả trình sản xuất năng xử lý hoặc khảo sát thực tế tại các cơ sở xử lý tương tự hiện có • C. Lựa chọn sơ bộ: – Liệt kê các công nghệ hiện có • D. Lựa chọn cuối cùng: – Công nghệ đề xuất cho các loại hình – Nghiên cứu kỹ các công nghệ đã công nghiệp được lựa chọn sơ bộ – Dự đoán hiệu suất quá trình – Xem xét các phương án khác nhau – Tổng hợp các tiêu chí lựa chọn
  17. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI III. Công nghệ xử lý nước thải 1. Phân loại quá trình và phương pháp xử lý nước thải Nước thải Tách chất rắn vô cơ Tách chất rắn lơ lửng Tách chất hữu cơ (không đạt TCMT) thô (bể tuyển nổi) hòa tan Song/lưới Tách Ni Tách chất rắn lơ lửng mịn Tách chất vi lượng Khử vk Tách chất hữu cơ(lọc, bay hơi, làm lạnh, trích ly, thẩm thấu ngược) Tách chất vô cơ (điện thẩm, trao đỏi ion)
  18. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI -Chia ba cấp xử lý: + Cấp 1(xử lý sơ bộ): tách chất rắn thô, vật rắn nổi có kích thước lớn. Xử lý cấp 1 gồm các quá trình: lọc, song chắn, tuyển nổi, lắng, tách dầu mỡ, trung hòa. + Cấp 2 (xử lý thứ cấp): tách các chất hữu cơ hòa tan gồm các quá trình sinh học ( dùng vi sinh vật để xử lý), hóa học. + Cấp 3: khi yêu cầu về chất lượng nước cao. Xử lý các vi sinh vật gây bệnh gồm các quá trình sau: kết tủa, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, khử trùng bằng clo, ozon. Tách các chất dinh dưỡng N, P.
  19. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải Mục đích: tách hạt rắn lơ lửng mà có thể ảnh hưởng đến đường ống. Các phương pháp thủy cơ: lọc qua song chắn hoặc lưới, lắng dưới tác dụng của lực trọng trường, điều hòa thành phần và lưu lượng nước thải. Nguyên tắc lựa chọn phương pháp: phụ thuộc kích thước và tính chất hóa lý hạt lơ lửng, hàm lượng chất rắn lơ lửng, lưu lượng nước thải và yều cầu chất lượng nước sau xử lý. .
  20. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải (tiếp) a. Lọc -Song chắn: lọc vật rắn thô, làm bằng kim loại, đặt ở cửa ngoài kênh, nghiêng một góc 60-75o. -Lưới lọc: tấm kim loại uốn thành hình tang trống, kích thước lỗ 0,5-1,0 mm, quay với vận tốc 0,1-0,5m/s. Chỉ cho nước thải qua bề mặt lưới, còn vật rắn bị giữ lại trong bề mặt lưới sẽ được cào ra. b. Bể điều hòa lưu lượng: nhằm ổn định lưu lượng nước thải và thành phần nước thải trước khi vào hệ thống xử lý. Đây là bể thu nước từ các nguồn khác nhau được gom lại để vào hệ thống xử lý chung.
  21. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải (tiếp) c. Bể lắng -Tách chất lơ lửng dưới tác dụng của trọng lực. -Phân loại dựa theo chức năng: +Bể lắng cát: tách cát và tạp chất vô cơ không tan (dhạt=0,2-2mm) +Bể lắng cấp 1: tách chất hữu cơ, chất rắn còn lại +Bể lắng cấp 2: tách bùn sinh học khỏi nước thải và chất rắn còn lại. -Phân loại theo cách khác: +Bể lắng ngang +Bể lắng đứng +Bể lắng hướng tâm
  22. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải (tiếp) d. Lọc -Tách chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ mà bể lắng không tách được. -Cấu tạo: thường là các vách ngăn xốp, cho dòng nước đi qua và giữ lại các hạt rắn lơ lửng. -Động lực của quá trình: dưới tác dụng áp suất thủy tĩnh, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn. -Yêu cầu: trở lực nhỏ, bền, dẻo cơ học, bền hóa học, không bị trương nở hoặc phá hủy trong điều kiện lọc.
  23. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải (tiếp) d. Lọc -Phân loại: +Làm việc gián đoạn: thiết bị lọc hút, lọc tấm, lọc ép. +Làm việc liên tục: lọc hình trống, lọc đĩa, lọc thùng quay, chân không. +Lọc bằng vật liệu hạt: cát, sỏi, than cốc, than nâu, than bùn, than gỗ→yêu cầu có độ xốp, bề mặt riêng lớn. +Lọc chậm: Nước→lớp cát→sỏi đá→tự chảy qua với tốc độ lọc 0,2-0,3 m3/h. Sau một khoảng thời gian độ 30 ngày, phải thay khoảng 4-5cm lớp cát và lớp vật liệu mỏng đi. Khả năng lọc sạch cao nhưng kích thước bể lớn, công suất nhỏ. +Lọc nhanh: dùng các loại vật liệu lọc khác nhau, lớp trên có kích thước hạt lớn hơn lớp dưới. +Lọc ly tâm: chất lỏng chuyển động xoay tròn trong thùng quay, có tấm lưới lọc hoặc vải lọc. Định kỳ chất bẩn dính trên lưới sẽ được lấy ra ngoài
  24. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải a. Phương pháp tuyển nổi -Tách hợp chất không tan và khó lắng, có khả năng tách được chất bẩn hòa tan như là chất hoạt động bề mặt. -Quá trình: sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng, chúng kết dính vào các hạt, khi lực nổi của tập hợp các bong khí đủ lớn sẽ kéo các hạt lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại tạo ra lớp bọt chứa hàm lượng các chất bẩn cao hơn trong chất lỏng ban đầu. -Với các hạt rắn kị nước: khi bóng khí dính chặt vào các hạt sẽ tạo ra một đường bọc lấy bền ngoài pha rắn lỏng làm kích thước hạt tăng lên nhưng khối lượng riêng hạt giảm đi sẽ nổi lên trên.
  25. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải (tiếp) a. Phương pháp tuyển nổi (tiếp) -Tác nhân tuyển nổi: không khí được sử dụng phổ biến nhất +Tuyển nổi bằng khí hòa tan: sục không khí vào ở áp suất cao, sau đó giảm áp. +Tuyển nổi bằng không khí: sục khí ở áp suất thông thường. +Tuyển nổi chân không: bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không -Ưu điểm: có thể tách hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ khi hạt nổi thành váng trên bề mặt và được thu gom bằng bộ phận vớt bọt. Chi phí đầu tư vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, hiệu suất tách cao, bùn có độ ẩm thấp. -Ứng dụng: trong xử lý nước thải công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm, dầu mỏ, sợi tổng hợp, giấy, da
  26. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải (tiếp) b. Phương pháp đông tụ- keo tụ -Chất ô nhiễm thường ở dưới dạng keo, để tách ra cần tăng kích thước và khối lượng riêng của hạt bằng cách lien kết thành tập hợp hạt. -Lắng trọng lực: trung hòa điện tích các hạt keo, sau đó liên kết các hạt keo trung hòa lại với nhau. -Quá trình đông tụ: quá trình trung hòa các hạt keo. -Quá trình keo tụ: quá trình lien kết các hạt keo với nhau tạo thành hạt lớn hơn. -Hai quá trình trên luôn luôn đi liền với nhau và dung hóa chất làm tác nhân đông keo tụ. -VD: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O→hòa tan tốt, rẻ, hiệu quả cao. Phèn sắt Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3→khả năng keo tụ tốt ở nhiệt độ thấp, dải pH rộng, kích thước keo lớn, có thể khử được mùi vị, tuy nhiên sinh màu do có sắt. -Để tăng hiệu quả keo tụ cho thêm chất trợ keo (chất hữu cơ tổng hợp, diosilic xSiO2.H2O).
  27. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải (tiếp) c. Phương pháp hấp phụ -Là phương pháp giữ chất hòa tan trên bề mặt chất rắn. -Chất hấp phụ là chất rắn (than hoạt tính, oxit Al, chất tổng hợp, tro, xỉ, mạt sắt, đất sét ) -Chất bị hấp phụ thường là các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học hoặc xử lý cục bộ nằm trong pha lỏng. -Hiệu suất quá trình phụ thuộc: nồng độ, bản chất, cấu trúc chất tan, nhiệt độ nước thải, đặc tính chất hấp phụ. -Tái sinh chất hấp phụ: khi nó đạt đến độ bão hòa. -Ứng dụng: tách chất hữu cơ (phenol, Alkyl benzene, ), chất hoạt động bề mặt (sunfonic axit ), thuốc nhuộm hữu cơ, các hóa chất thơm.
  28. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải (tiếp) d. Phương pháp trao đổi ion -Là quá trình ion nằm trên bề mặt của pha rắn sẽ trao đổi với các ion cùng điện tích trong nước khi xảy ra quá trình tiếp xúc. -Chất trao đổi ion: ionit, là các chất rắn, vô cơ hoặc là hữu cơ. -Chất trao đổi ion là các hợp chất tự nhiên: Zeolit tự nhiên, khoáng, đất sét, Na2OAlO3nSiO2.mH2O, [Ca5(PO4)]F, hidroxit apatit [Ca3(PO4)2]OH. -Chất trao đổi ion tổng hợp: hidroxit kim loại (Al2O3, Ca2O3 ), hữu cơ (R.SO3H, R-COOH, ). -Tái sinh: anionit bằng dung dịch kiềm, cationit bằng dung dịch axit.
  29. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải (tiếp) d. Phương pháp trao đổi ion (tiếp) -Ứng dụng: tách kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn, Cd và các á kim 3+ 3- như CN, AsO3 , PO4 , các chất phóng xạ Chất trao đổi ion tổng hợp: - Hidorxit kim loại: Al2O3, Cr2O3, Zi. - Hữu cơ: R.SO3, H, R-COOH, R(OH), R-PO3H. + + R-SO3H + M R-SO3-Me + H Chất rắn Tan trong nước
  30. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI d. Phương pháp trao đổi ion (tiếp) Sau một thời gian các ionit sẽ bão hoà, cần được tái sinh, các catrionit bằng dung dịch axit và các anont bằng dung dịch kiềm. Trao đổi ion làm sạch nước thải khỏi cacs kim loại nặng như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn, Cd, cũng như tách các ánh kim: CN, , , các chất phóng xạ. e. Phương pháp màng Màng là một pha có vai tro ngăn cách giữa các pha khác nhau, mà có thể là một chất rắn, keo trương nổi, chất lỏng. Các quá trình tách chất hợp tan trong nước bằng màng gồm: - Phương pháp thẩm thấu ngược (Reurve Osmosis) - Phương pháp siêu lọc (Utia filtration) - Thẩm tách, điện thẩm tách
  31. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI d. Phương pháp thẩm thấu ngược Màng Màng Màng Nước thải Nước thải Nước sạch Nước sạch Nước sạch * Quá trình thẩm thấu - Tách hạt có khối lượng phân tử thấp, P thẩm thấu cao - Siêu lọc: Tách chất P thẩm thấu nhỏ, hạt có khối lượng phân tử cao > 500. - (3): Tách Anon, cation nhỏ
  32. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4. Phương pháp hoá học a. Phương pháp trung hoà Đưa PH của nước thải về 6,5 8,5: khoảng pH thích hợp cho quá trình xử lý tiếp hoặc trước khi thải Nguồn tiếp H Gồm: - Trộn nước thải có tính axit với nước thải có tính kiềm ((PH 8)). - Bổ sung các chất hoá học vào nước để điều chỉnh PH của nước thải axit: NaOH, KOH, Na2CO3, NH3.H2O, Ca(OH)2, Dolomit (CaCO3.MgCO3) - Nước thải kiềm: H2SO4, HCl, CO2 - Cho nước thải chảy qua vật liệu lọc có khả năng trung hòa nước axit, đưa quá đá vôi, tro, xỉ, xi măng. - Trung hoà bằng khí: Nước thải có tính kiềm: Sục HSO2, NOx, HCl Nước thải có tính axit: Sục NH3.
  33. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4. Phương pháp hoá học (tiếp) b. Phương pháp oxi hoá khử Dùng các chất có oxi hoá_khử chuyển chất trong nước thải Các chất ít độc hơn, tách ra khỏi nước. + Oxy hoá bằng Cl: Cl2 + H2O HOCl + HCl HOCl H+ + OCl- (mang tính oxi hoá mạnh) - - - - Cl2 + OH + CN CNO + 2Cl + H2O - - - CNO + 4OH + 3Cl CO2 + 6Cl +N2 + 2H2O + Oxy hóa bằng H2O2
  34. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4. Phương pháp hoá học b. Phương pháp oxi hoá khử (Tiếp) Dùng các chất có oxi hoá_khử chuyển chất trong nước thải Các chất ít độc hơn, tách ra khỏi nước. + Oxy hoá bằng ozon (O3) FeSO4 + H2SO4 + O3 Fe2(SO4)3 + H2O + O2 MnSO4 + O3 +H2O H2MnO3 + O2 + H2SO4 + Khử bằng NaHSO3, FeSO4 4H2CrO4 + 6NaHSO4 + 3H2SO4 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O 6FeSO4 + 3CrO3 + 6H2O + 6H2O 3Fe2(SO4)3 +Cr2(SO4)3 + 6H2O
  35. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5. Phương pháp sinh học - Sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ những chất hữu cơ. Trong quá trình vi sinh vật nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng sẽ phát triển. - Nước thải khi xử lý bằng phương pháp sinh học được đặc trưng bằng BOD, COD. - Yêu cầu của nước thải khi xử lý bằng sinh học không chứa độc chất với vi sinh vật, không chứa các muối kim loại hoặc kim loại nặng.
  36. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5. Phương pháp sinh học (tiếp) - Có thể phân loại phương pháp xử lý sinh học theo 2 cách chính: + Phương pháp hiếu khí: Là phương pháp sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí để phân huỷ các chất hữu cơ. 0 Cần bổ sung O2 liên tục và nhiệt độ xử lý từ20 - 40 C; pH = 6,5 – 8,5, có chất dinh dưỡng để nuôi vi sinh vật. + Phương pháp yếm khí: Phương pháp sử dụng vi sinh vật yếm khí là vi sinh vật không lấy oxy trong không khí mà lấy oxy trong hợp chất hoá học khác. Trong nước thải, phương pháp hiếu khí tác dụng hơn.
  37. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI a. Phương pháp hiếu khí Gồm bể thông khí sinh học, lọc khí sinh học, bể lọc sinh học, hồ sinh học. * Phương pháp biểu khí sử dụng bể thông khí sinh học (bể aeroten) Trong bể aeroten, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Nước thải chứa chất hữu cơ tx các bùn lơ lửng chứa vi sinh vật.Quá trình phân huỷ biểu khí được xảy ra với đảm bảo đủ oxy bão hoà và bùn được gọi là bùn hoạt tính phải ở trạng thái lơ lửng. Phương trình tổng quát: Vi sinh vật C H O ) + (X + Y/4 +2/3 + 3/4)O x y z n 2 xCO2 + (y – 3/2)H2O + NO3 Trong bùn hoạt tính: vsv CxHyO2 + NH3 + O2 C H NO + CO bùn hoạt tính 5 7 2 2
  38. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Lắng Lắng 2 Ra K2 K2 Bùn Bùn hoạt tính
  39. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Phương pháp hiếu khí sử dụng bể lọc sinh học -Bể lọc sinh học là thiết bị trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám vào một vật liệu lọc. -Nước thải được tưới từ trên xuống qua vật liệu lọc, tiếp xúc với vi sinh vật xảy ra quá trình phân huỷ hiếu khí. -Lớp vật liệu lọc rất mỏng song cũng có thể xảy ra song song 2 quá trình ở sát bề mặt là quá trình phân huỷ yếm khí và ở lớp ngoài có phân huỷ hiếu khí có O2. Nước Lắng thải Lắng Ra Bùn xử lý Bùn
  40. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Phương pháp hiếu khí sử dụng hồ sinh học -Hồ sinh học là một chuỗi từ 3 - 5 hồ. Nước thải chảy vào ht này với thể tích không lớn - Trong hồ nước thải được làm sạch bởi các quá trình tự nhiên gồm cả tảo, vi khuẩn. - Các vi sinh vật sử dụng O2 sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo, và oxy hoà tan từ không khí để phân huỷ những chất thải hữu cơ trong nước và tảo sử + 3- 2- - dung CO2, NH4 , PO4 , HPO4 , H2PO4 được giải phóng từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang học. - Hồ sinh học cần đảm bảo độ pH thích hợp, nhiệt độ tối ưu 3 loại hồ sinh học: . Hồ oxy hoá cấp 3 ( trước khi thải nước vào nguồn) . Hồ sục khí . Hồ oxy hoá hiếu - yếm khí.
  41. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Phương pháp yếm khí *Nguyên tắc - Dùng vi sinh vật yếm khí để lên men các khí, chất ô nhiễm. Sản phẩm cuối cùng là CH4, H2, một số các khí có tính khử: H2S, RSH, NH3. - Gồm 3 giai đoạn: + Giai đoạn thủy phân nguyên liệu đầu vào để vi khuẩn sử dụng các chất dinh dưỡng + Giai đoạn tạo thành axit: nguyên liệu, chất ô nhiễm, vi khuẩn, vi sinh vật yếm khí phân huỷ tạo axit hữu cơ: CH3COOH, C2H5COOH. + Giai đoạn phân huỷ axit hữu cơ tạo metan, CO2
  42. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Phương pháp yếm khí (tiếp) -Các yếu tố ảnh đến 3 giai đoạn của qúa trình hiếm khí -+ Nhiệt độ tối ưu: 350C + Liều lượng chất dinh dưỡng có trong bùn và mức độ khấy trộn + Tỉ số C/N tốt nhất là 25 – 30/1 + pH tối ưu: 6,5- 7,5 + Ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, chủng loại vi khuẩn, thời gian lưu + Không có chất độc đối với vi khuẩn - Ưu điểm: Sinh ít bùn thải.
  43. . XỬ LÝ YẾM KHÍ (UASB) Nguyên lý và thiết kế Hệ thống yếm khí có dòng chảy ngược (UASB) – Công ty Lassonde, Marieville, Canada Thiết kế các hợp phần: • Bể đệm để ổn định Ví dụ hệ thống xử lý nước thải của quá trình đóng hộp nước trái dòng vào (lưu lượng, ) cây • Lưới chắn • Định lượng hoá chất để: • cân bằng pH • cung cấp dinh dưỡng • muối sắt để tăng hiệu quả tạo bông của hạt, chất nền và sinh khối • Thiết bị chính • Tuần hoàn khí sinh học • Đốt khí sinh học còn lại • Xử lý mùi • Duy trì sự phát triển ổn định của sinh khối
  44. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b) Phương pháp yếm khí (tiếp) * Hồ yếm khí - Hồ sâu, oxy không đến được đáy, các vi khuẩn yếm khí sẽ phân huỷ các chất hữu cơ CO2, CH4 - Ứng dụng của phương pháp yếm khí: Xử lý chất hữu cơ hàm lượng cao: Protein, mỡ, không chứa chất độc, có đủ chất dinh dưỡng. - Ưu điểm của yếm khí so với hiếu khí: Sinh ra ít bùn, không cần thấy sục khí, nhưng phân huỷ không triệt để, cần nhiệt độ cao (350C) thường ứng dụng để xử lý tiếp.
  45. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nén bùn lại bằng lắng Đi vào tách nước sấy khô làm phân bón Đốt lấy nhiệt Composting Ủ phân Bón Tách nước Chôn lấp Có độc Bùn tiêu huỷ ổn định Khử trùng Làm phân bón
  46. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI IV. Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 1. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ a. Sơ đồ Công nghệ sản xuất kèm dòng thải Công nghiệp xử lý nước thải dệt nhuộm
  47. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nguyên liệu Kéo sợi, chải đánh ống Nước thải H O, tinh bột, phụ Hồ sợi 2 Tinh bột gia,hơi nước Hoá chất Dệt vải NaOH H2O, tinh bột, phụ Giũ hồ Nước thải gia,hơi nước Hồ tinh bột, thủy ngân NaOH, hơi nước Nấu Nước thải H2SO4, nước, chất Xử lý axit, giặt Nước thải tẩy Tẩy trắng H2SO4, nước, chất Giặt Nước thải tẩy NaOH, hoá chất đặc Làm bóng Nước thải trưng Nhuộm, in hoa H2SO4, nước, chất Giặt Nước thải tẩy Hơi nước, hồ tinh Hoàn tất Nước thải bột Sản phẩm
  48. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Đặc điểm nước thải - Chất hữu cơ hoà tan ( dung dịch nhuộm, màu, độ đục) - pH lớn (có độ kiềm cao), nhiều chất rắn lơ lửng (xơ, sợi) - Nhiệt độ nước cao (làm mát nước, ngưng tụ hơi nước) - Chất vô cơ hoà tan (kim loại nặng, muối, axit, bazơ) c. Lựa chọn phương pháp xử lý - Phân luồng nước thải Nước ngưng tụ từ hơi nước Tuần hoàn lại (1) Nước giặt lần cuối (2) Nước nhuộm, nước giặt lần đầu (dòng ô nhiễm nặng) - Phương pháp xử lý (1): tuần hoàn lại (2): Xử lý sơ bộ (lắng, lọc) rồi tuần hoàn lại với nước giặt lần cuối. - Xử lý theo cấp 1, 2, 3 đối với nước nhuộm Phương pháp cơ học: Sàng, lắng, lọc Phương pháp hoá lý: . Trung hoà kiềm, đông – keo tụ để khử màu . Oxi hoá, hấp thụ xử lý bậc 3 . Phương pháp sinh học xử lý chất hữu cơ hoà tan trong nhuộm . Phương pháp màng để thu hồi hợp chất hồ tổng hợp
  49. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI d.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Nước thải Bể điều hòa H2SO4 Trung hòa kiềm Bể sinh học hiếu khí Lắng Bùn Gia nhiệt Hấp phụ Lắng Bùn Chất keo tụ Keo tụ, kết tủa Lắng Bùn Xử lý bùn Lọc Làm mềm nước Thẩm thấu Bể chứa Xả Cho mục đích khác
  50. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Công nghệ xử lý nước thải giấy a. Sơ đồ công nghệ sản xuất Nguyêngiấy liệu (tre, nứa, gỗ) Gia công Nước rửa Nước thải (chặt, phân loại) Bùn, cát, lá, cánh Hợp chất nấu Nấu bột Nước ngưng bột Hơi nước Dịch nấu (đen) Nước rửa Rửa bột Nước Cô đặc, Nước rửa đốt ngưng Nước thải có độ màu Hợp chất tẩy Tẩy trắng cao COD, BOD cao Nghiền bột Nước thải Dầu Phèn Xeo giấy Nước thải có chất lơ Nước, hoi nước lửng, BOD Hơi nước Sấy giấy Nước ngưng Sản phẩm
  51. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Đặc điểm dòng nước thải - Nhiều chất lơ lửng do quá trình nghiền - Nước thải của giấy có độ kiềm lớn, đặc biệt ở quá trình nấu - Có nhiều chất hữu cơ hoà tan có màu - Nước ngưng có nhiệt độ cao - Nhiều hoá chất phụ gia c. Phân luồng xử lý - Nước ngưng làm mát tuần hoàn lại - Nước rửa nguyên liệu chất bẩn lắng ở các hồ bằng thải nạo vét bùn. -Nước nấu bột BOD, COD cao, nhiệt độ Tách dịch đen (lignin) xử lý riêng -Nước xeo giấy lắng, lọc tuần hoàn (xử lý sơ bộ) - Nước vi sinh nhà xưởng, nước rò rỉ trong quá trình sản xuất, nước sau cùng. - Nước sinh hoạt của công nghiệp nhà máy xử lý chung d. Chọn phương pháp xử lý -Phương pháp cơ học: Sàng, chắn, lọc, lắng -Phương pháp hoá học: trung hoà, oxy hoá để khử trùng, lọc màng, thẩm thấu - Phương pháp hóa lý: truyển nổi, đông keo tụ - Phương pháp sinh học: phương pháp yếm khí, hiếu khí, phương pháp hồ sinh học.
  52. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Sơ đồ CN xử lý nước thải giấy NT1 NT2 NT3 Trạm bơm Sàng chắn rác Bể điều hòa Lắng sơ cấp Điều chỉnh pH Bổ sung dung dịch Bể xử lý yếm khí Xử lý bùn UASB Bùn Lắng Tuần hoàn bùn một phần Bổ sung dung dịch Bể sinh học hiếu Bổ sung oxy không khí khí Lắng thứ cấp Bùn Xử lý bùn Hồ sinh học Nguồn tiếp nhận
  53. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4. CN xử lý nước thải mạ kim loại Công nghệ mạ kèm dòng nước thải Vật cần mạ Làm sạch bằng cơ học Mài nhẵn đánh bóng Dung môi Khử dầu mỡ Xử lý bằng Nước chứa axit H SO , HCl, 2 4 điện hóa và kiềm NaOH Hóa học CuSO4, Mạ đồng Nước thải chứa axit, Cu(CN)2, NaCN đồng H2SO4, Zn(CN)2 Mạ crom NiSO4, Mạ Niken CrO3 Mạ kẽm NaOH H2BO3 NaCN HBO +3 3 Axit, Niken Axit, Cr CN-, axit, Zn+2 Nước thải
  54. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Đặc điểm dòng thải Phân hóa thấp Chứa nhiều kim loại nặng hòa tan (độc hại) Có dầu mài, dung dịch hưu cơ, môi trường tẩy rửa Có nhiều cặn tắn, bụi cát, vô cơ, (gỉ oxít kim loại ) c. Phân luồng dòng thải - Nước thải có nhiều dầu mỡ - Nước thải chứa Cr+3, Cr+ 6 - Nước thải chứa Niken - Nước thải chứa Đồng d. Phương pháp xử lý - Phương pháp cơ học - Phương pháp hóa lý ( tuyển, đồng keo tụ ) - Phương pháp oxi hóa - khử: Chuyển chất hòa tan thành chất dễ tách - Phương pháp sinh học: Sử dụng thực vật, sinh vật để tách kim loại nặng dạng vi lượng ra khỏi nước - Phương pháp đổi ion: Thu lại kim loại nặng - Phương pháp kết tủa hóa học: ( phổ biến ở Việt Nam )
  55. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Sơ đồ xử lý Nước thải Bể chứa khác nhau Điều hoà Điều chỉnh pH Bể phản ứng Hoá chất Thiết bị lắng Bùn kim loại nặng Xử lý theo yêu cầu đối với chất nguy hại Hồ thực vật Nguồn tiếp nhận
  56. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp nước thải công nghiệp
  57. Nước thải sinh hoạt Nước thải công nghiệp Bể điều hòa Tách độc chất Lắng sơ cấp Bể điều hòa lắng sơ cấp Bể trộn nước thải Bể xử lý NTSH (hiếu khí) Lắng thứ cấp Khử trùng Nguồn tiếp nhận Bùn thải Xử lý yếm khí tạo CH4 Tách nước khỏi bùn Bùn khô
  58. 5. Sơ đồ xử lý nước thải cho các nhà máy giặt thuộc công nghệ dệt may Hoá chất keo tụ Điều chỉnh pH tự Polime PAA động Hấp Bể điều phụ hoà làm Bể lắng thoáng Bể phản Lắng Bậc I ứng-Keo Lamen tụ Bể nén Lọc bùn ép
  59. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 1. Nguyên tắc a. Xác định thành phần b. Xác định yêu cầu xử lý : - Sinh hoạt - Công nghiệp c. Lựa chọn phương pháp xử lý d. Sơ đồ công nghiệp 2. Sơ đồ công nghiệp xử lý nước ngầm thành nước cấp (VD )
  60. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giếng1 Giếng 2 Giếng3 Khai thác Làm thoáng (đuổi khí hòa tan, bổ sung ô xy từ không khí) Khuấy Keo tụ tạo bông Lắng Lọc nhanh Làm thoáng Bể nước sạch Bơm lên tháp nước Cung cấp nước sạch
  61. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3. Xử lý nước bề mặt nước cấp Nước sông, hồ Kênh dẫn nước Lưới, song chắn rác Bổ sung chất keo tụ Khuấy nhanh Keo tụ tạo bông Lắng Bùn thải Lọc thô Tách chất rắn sau kết tủa Lọc tinh Tách chất mịn Sục Ozon, Clo, nước Khử trùng Loại vi sinh vật gây bệnh Javen Bể chứa Sử dụng